Alguns compostos químicos são essenciais para a vida, por isso, a forma como eles se comportam ao longo do tempo influencia diretamente os seres vivos. Os chamados ciclos biogeoquímicos analisam o comportamento do nitrogênio, da água, do carbono, do fósforo e outras substâncias.
No artigo abaixo, você verá informações sobre os principais ciclos da matéria, com suas formas de renovação, classificações, quais fatores que determinam uma substância para que seja cíclica e a influência desse assunto para a vida humana. Vamos lá?
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O que são ciclos biogeoquímicos?
Os ciclos biogeoquímicos são processos naturais que garantem a renovação da matéria e dos elementos químicos. Essas substâncias passam por diversas transformações físicas e/ou químicas e podem transitar por ambiente bióticos e abióticos. Em geral são armazenadas em reservatórios e voltam para a superfície terrestre, em diferentes estados físicos.
O estudo desses processos parte do pressuposto de que a matéria é cíclica e transita pela litosfera (crosta terrestre), hidrosfera (corpos aquáticos — rios, mares, lagos, geleiras), atmosfera (ar e gases) e biosfera (conjunto de todos os ecossistemas).
A partir dessas definições fica mais fácil entender o porquê da denominação incluir a biologia, a geografia e a química. Afinal, os elementos da tabela periódica dependem da interação com a Terra, influenciam na vida biológica e passam por diversas transformações em suas composição atômica ou física.
O que determina um ciclo biogeoquímico?
Para que um elemento químico seja considerado cíclico é necessário que existam reservatórios dessas substâncias em algum lugar, seja na atmosfera, seja em ecossistemas aquáticos, seja na superfície da Terra.
Quando o composto fica armazenado no ar, o ciclo será classificado como gasoso. Por sua vez, se o reservatório mais significativo daquele elemento estiver na crosta terrestre, esse é um ciclo sedimentar.
Em geral, devido a maior agitação e reações sofridas pelos gases, as transformações cíclicas gasosas acontecem mais rapidamente. De modo oposto, o desprendimento de substâncias armazenadas no solo é lento. Por isso, os ciclos biogeoquímicos sedimentares são mais longos do que os gasosos.
Além disso, por considerar o aspecto biológico do processo, os átomos devem fazer interações com os seres vivos e com componentes não vivos. Dessa forma, ele tem uma relação importante nessa transição entre fatores de um mesmo ecossistema, por exemplo.
Vale lembrar que o conceito de ecossistema, em biologia, é o conjunto de elementos bióticos e abióticos que constituem um ambiente. Note que “abiótico” significa”sem vida” e “biótico” diz respeito àqueles que possuem vida.
Aqui, podemos encontrar um outro ponto de regulação dos ciclos: quando a cadeia alimentar acontece de forma rápida, com indivíduos que crescem rapidamente, morrem e logo são decompostos, o processo é mais rápido.
Por outro lado, se o ambiente tem uma taxa de crescimento baixa e a decomposição é feita em um longo espaço temporal, o ciclo biológico torna-se mais lento.
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Ciclo biogeoquímico da água
Imagine comigo: onde você encontraria um reservatório para o ciclo da água? Se você pensou nos rios, mares, lagos, oceanos, geleiras e outros ecossistemas hídricos, acertou!
A água representa cerca de 70% da superfície terrestre. Ela encontra-se predominante em oceanos e mares, em sua forma mais salgada. As geleiras são o segundo reservatório mais significativo das moléculas de H2O, onde as águas doces estão em estado sólido. Da água doce disponível, parte está em rios e parte no subterrâneo.
Conforme a temperatura do ambiente em que os corpos hídricos aumentam, devido ao aquecimento causado pelos raios solares, as moléculas evaporam e se distribuem na superfície, acumulando-se na atmosfera.
Ao mesmo tempo, seres vivos podem beber da água e depois respirar — processo esse que também libera vapor de água para o ar, assim como a fotossíntese, a excreção, a transpiração e etc.
As águas distribuídas na atmosfera se acumulam como nuvens. Elas são resultado da condensação das moléculas, por isso possuem a água em sua forma líquida. Quando estão suficientemente pesadas, geralmente em tonalidade acinzentada, as nuvens precipitam — ou seja — chove.
A chuva é a renovação da água em estado líquido de volta para a crosta terrestre, retomando as moléculas para os corpos hídricos superficiais e subterrâneos, já que parte do precipitação se infiltra na litosfera.
Na imagem a seguir você encontra um bom resumo sobre o que tratamos a respeito do ciclo biogeoquímico da água.
Ciclo do oxigênio e do carbono
O ciclo do oxigênio e do carbono estão intimamente relacionados. Isso acontece porque grande parte da renovação desses elementos para a atmosfera tem relação com reações químicas que envolvem ambas as substâncias.
A principal forma de disponibilização de oxigênio para os seres vivos é a fotossíntese. Esse processo capta o gás carbônico (CO2) da atmosfera e libera moléculas de O2. Ao mesmo tempo em que o carbono produz a alimentação das plantas (glicose), o O2 é essencial para a sobrevivência dos indivíduos não fotossintéticos.
A relação dos seres heterotróficos (que não produzem o próprio alimento) com o ciclo do carbono se dá pela respiração. Essa reação química é responsável por captar o gás oxigênio da atmosfera, metaboliza-lo com a glicose, liberando gás carbônico para o ar e produzindo energia para o indivíduo.
Perceba, então, a relação recíproca entre a respiração e a fotossíntese — são reações inversas que se conectam para propiciar tanto a vida animal quanto a vida vegetal, sendo dois processos essenciais no ciclo do carbono e do oxigênio.
Além desses, a decomposição e a combustão também se relacionam com a renovação biogeoquímica desses elementos. Elas captam o O2 e matéria orgânica, montam uma reação bioquímica e liberam moléculas de gás carbônico para o ar. Acompanhe, no esquema abaixo, um resumo das informações relatadas até aqui:
Ciclo do nitrogênio
O nitrogênio é um elemento químico crucial para a vida por fazer parte das proteínas, dos ácidos nucleicos e das vitaminas, entre outras funções. Apesar disso, ele pode ser muito tóxico para os seres vivos, principalmente os animais, por isso excretam o nitrogênio em forma de amônia, uréia ou ácido úrico.
O reservatório da substância é a atmosfera, em que ela aparece como o gás N2. a partir de então bactérias fixadoras pegam esse nitrogênio e metabolizam em amônia (NH3) no ambiente.
Outros dois tipos de bactérias são capazes de transformar essa amônia em nitrito (NO2–) e nitrato (NO3–). Quando em forma de nitrato, as plantas conseguem absorver esse nitrogênio.
Ao ingerirem vegetais com nitrato, os seres vivos precisam excretar o nitrogênio. Com essa liberação do composto, novamente a amônia pode retornar a atmosfera e o ciclo do nitrogênio continua.
Mas afinal, de onde vem o N2 que compõem o ar? Existem bactérias responsáveis por transformar o nitrato em gás nitrogênio, um processo conhecido como desnitrificação. Entenda melhor com o diagrama a seguir:
Qual a importância dos ciclos biogeoquímicos?
O ajuste fino desses ciclos biológicos, geológicos e químicos garante que elementos essenciais à sobrevivência sejam continuamente disponibilizados para os seres vivos. Acredita-se que sem essa renovação, o desenvolvimento da vida seria impossível.
Observe, por exemplo, o ciclo da água: a disponibilidade de água líquida é necessária para o metabolismo da maioria dos organismos vivos. Ao mesmo tempo, a presença de água em forma de vapor no ar atmosférico possibilita a respiração adequada para seres humanos, a umidade necessária para a não desidratação da pele dos anfíbios, entre outros processos de extrema relevância para o cotidiano biológico.
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